ITUB20159693A1 - MONITORING SYSTEM FOR INTEGRITY MONITORING OF WATERPROOF BARRIERS, A METHOD THAT USES THIS SYSTEM AND BASE BARRIER PROVIDED WITH THIS SYSTEM - Google Patents
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- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
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Description
SISTEMA DI MONITORAGGIO PER IL MONITORAGGIO MONITORING SYSTEM FOR MONITORING
DELL'INTEGRITÀ' DI BARRIERE IMPERMEABILI, METODO CHE UTILIZZA TALE SISTEMA E BARRIERA DI FONDO PROW ISTA DI OF THE INTEGRITY OF WATERPROOF BARRIERS, A METHOD THAT USES THIS SYSTEM AND BOTTOM BARRIER PROW ISTA DI
TALE SISTEMA THIS SYSTEM
CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD
La presente invenzione si riferisce al settore dei metodi e sistemi per il monitoraggio dell'integrità di barriere impermeabili , ad esempio quelle applicabili al fondo ed alle pareti di discariche , bacini di stoccaggio, terrapieni , argini , dighe, opere sotterranee e più in generale a tutte le opere civili che necessitano di delimitare una porzione di spazio soggetta alla presenza costante od occasionale di liquidi, laddove la membrana impermeabile suddivide il volume totale in un due semivolumi , uno posto dal lato asciutto e uno bagnato della barriera stessa . The present invention refers to the sector of methods and systems for monitoring the integrity of impermeable barriers, for example those applicable to the bottom and walls of landfills, storage basins, embankments, embankments, dams, underground works and more generally to all civil works that need to delimit a portion of space subject to the constant or occasional presence of liquids, where the waterproof membrane divides the total volume into two semi-volumes, one placed on the dry and one wet side of the barrier itself.
STATO DELL'ARTE STATE OF THE ART
Dato il campo tecnico, per descrivere le soluzioni maggiormente utilizzate conviene dapprima far riferimento al campo delle discariche, altrimenti dette "impianti di stoccaggio" . Given the technical field, to describe the most widely used solutions it is first of all worth referring to the field of landfills, otherwise known as "storage facilities".
Un impianto di stoccaggio è costituito essenzialmente da : A storage facility essentially consists of:
un rivestimento di fondo e di parete, a base and wall cladding,
un sistema di raccolta dei liquidi percolati sul fondo, un sistema di copertura finale ed eventualmente altri impianti accessori (impianto estrazione gas di discarica in presenza di rifiuti biodegradabili ), sistema di regimazione acque meteoriche e da a collection system for leachate liquids on the bottom, a final covering system and possibly other accessory systems (landfill gas extraction system in the presence of biodegradable waste), rainwater control system and
un sistema di monitoraggio . a monitoring system.
In particolare , il rivestimento di fondo e di parete è destinato a limitare il flusso di contaminanti (percolato e gas) nel terreno circostante la discarica e di costituire il piano di raccolta del percolato . A tal fine una delle previsioni per il rivestimento di fondo e parete è che sia impermeabile; a tal fine, poiché il rivestimento è realizzato con una stratificazione di diversi materiali , esso deve comprendere almeno una barriera idraulica, generalmente costituita da una geomembrana superiore in HDPE cui può essere accoppiato uno strato di argilla compattata inferiore , a diretto contatto con la geomembrana. In particular, the bottom and wall cladding is intended to limit the flow of contaminants (leachate and gas) into the soil surrounding the landfill and to constitute the leachate collection plane. To this end, one of the provisions for the bottom and wall cladding is that it is waterproof; to this end, since the coating is made with a stratification of different materials, it must include at least one hydraulic barrier, generally consisting of an upper HDPE geomembrane to which a lower compacted clay layer can be coupled, in direct contact with the geomembrane.
Brevemente, la membrana in HDPE potrebbe essere soggetta a discontinuità (es. fori o lacerazioni , sia dall' origine che a seguito di punzonamenti dei rifuti nell' utilizzo) e la presenza dello strato argilloso (a bassa permeabilità) immediatamente sottostante alla membrana stessa, consente di limitare gli effetti di tali discontinuità limitando l'infiltrazione nel terreno del percolato e dei gas. Briefly, the HDPE membrane could be subject to discontinuity (e.g. holes or tears, both from the origin and as a result of waste punching during use) and the presence of the clayey layer (with low permeability) immediately below the membrane itself, it allows to limit the effects of these discontinuities by limiting the infiltration of leachate and gases into the soil.
Si noti che, normalmente la condizione del fondo della discarica sia caratterizzata -per buona parte della sua vita di funzionamento- dalla presenza di un battente di percolato continuo, e pertanto la verifica del buon funzionamento della barriera idraulica risulta fondamentale . It should be noted that normally the condition of the landfill bottom is characterized - for a large part of its operating life - by the presence of a continuous leachate head, and therefore the verification of the correct functioning of the hydraulic barrier is essential.
A tal fine sono state messe a disposizione, nel tempo, alcune soluzioni che consentono di monitorare la discarica, nel senso di poter verificare la presenza di perdite di percolato, indice della non integrità della barriera idraulica e della necessità di intervento . Alcune di guest e soluzioni utilizzano sensori ottici posti variamente nello strato di rivestimento; sebbene interessanti e funzionali, tuttavia, la presenza di sensori ottici comporta una certa complessità realizzativa che si intende evitare. To this end, some solutions have been made available over time that allow the landfill to be monitored, in the sense of being able to verify the presence of leachate leaks, an indication of the non-integrity of the hydraulic barrier and the need for intervention. Some of the guests and solutions use optical sensors placed variously in the coating layer; although interesting and functional, however, the presence of optical sensors entails a certain manufacturing complexity which it is intended to avoid.
Una soluzione -in commercio- alternativa e apparentemente più semplice e robusta, prevede di installare un reticolo di elettrodi nello strato di rivestimento di fondo e pareti. An alternative and apparently simpler and more robust solution on the market is to install a grid of electrodes in the bottom and wall covering layer.
In particolare , in questa soluzione , è prevista la presenza di uno strato di un geotessile al di sotto del quale viene posizionato il reticolo di elettrodi conduttivi . Una perdita nella membrana causa la fuoriuscita di liquidi al di sotto di essa, impregnando localmente il geotessile e ponendo quindi 1'elettrodo interessato in contatto elettrico con il substrato . La localizzazione della perdita prevede ovviamente 1'installazione di una rete di elettrodi piuttosto fitta, con un conseguente costo complessivo relativamente elevato . In particular, in this solution, the presence of a layer of a geotextile is provided, under which the grid of conductive electrodes is positioned. A leak in the membrane causes liquids to leak beneath it, locally impregnating the geotextile and thus placing the affected electrode in electrical contact with the substrate. The localization of the leak obviously involves the installation of a rather dense network of electrodes, with a consequent relatively high overall cost.
Inoltre in caso di elevata umidità propria (non derivante da perdite) del substrato, potrebbero verificarsi falsi positivi ed errori nel monitoraggio . Furthermore, in case of high internal humidity (not deriving from leaks) of the substrate, false positives and errors in monitoring may occur.
Ancora un'altra soluzione nota, che utilizza elettrodi come sensori per rilevare perdite prevede che gli elettrodi siano posti su lati opposti della membrana, in modo che questa isoli elettricamente gli elettrodi . In caso di lacerazione della membrana gli elettrodi sono posti a contatto elettrico, permettendo la rilevazione del danno. Yet another known solution, which uses electrodes as sensors for detecting leaks, provides that the electrodes are placed on opposite sides of the membrane, so that the latter electrically isolates the electrodes. In case of membrane laceration, the electrodes are placed in electrical contact, allowing the detection of the damage.
Anche questa soluzione è in generale funzionale , ma comporta 1'installazione di elettrodi in corrispondenza della faccia della membrana rivolta verso i rifiuti, con un possibile danneggiamento degli stessi, oltre a generare un aggravio di costi e tempi per la posa in opera . This solution is also generally functional, but involves the installation of electrodes in correspondence with the face of the membrane facing the waste, with possible damage to the same, as well as generating an increase in costs and times for installation.
Inoltre , il voltaggio necessario per il corretto funzionamento è elevato. Also, the voltage required for proper operation is high.
SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE PURPOSE AND SUMMARY OF THE INVENTION
E' scopo della presente invenzione superare gli inconvenienti dell'arte nota. It is an object of the present invention to overcome the drawbacks of the known art.
In particolare, è scopo della presente invenzione guello di mettere a disposizione un sistema, un metodo ed una barriera di fondo per discariche che siano relativamente semplici da realizzare , robusti e precisi. In particular, it is an object of the present invention to provide a system, a method and a bottom barrier for landfills which are relatively simple to manufacture, robust and precise.
E' inoltre scopo della presente invenzione guello di mettere a disposizione una alternativa ai metodi noti. Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un metodo, e un sistema ed una barriera di fondo, che incorporano le caratteristiche delle rivendicazioni allegate , le guali formano parte integrante della presente descrizione . It is also an object of the present invention to provide an alternative to the known methods. These and further objects of the present invention are achieved by means of a method, and a system and a background barrier, which incorporate the characteristics of the attached claims, which form an integral part of the present description.
L'idea generale alla base della presente invenzione prevede di rilevare perdite conseguenti ad un danneggiamento della membrana sigillante strutturale mediante la rilevazione di una variazione nella misura di una resistenza elettrica ai capi di coppie di conduttori associati ad un geotessile non tessuto posti su un lato del geotessile che in condizione operativa si trova in ambiente asciutto. The general idea underlying the present invention provides for detecting leaks resulting from damage to the structural sealing membrane by detecting a variation in the measurement of an electrical resistance at the ends of pairs of conductors associated with a non-woven geotextile placed on one side of the geotextile which in operating condition is in a dry environment.
Preferibilmente , nel caso esemplificativo delle discariche , tale lato è guello sotto al geotessile stesso, che è posto -a sua volta- al di sotto della membrana sigillante . Preferably, in the exemplary case of landfills, this side is the one under the geotextile itself, which in turn is placed under the sealing membrane.
Questa soluzione offre il vantaggio di consentire una realizzazione semplice e relativamente poco costosa, oltre che intrinsecamente robusta. Quest'ultima caratteristica è inoltre massimizzata qualora la faccia del geotessile non tessuto provvista dei conduttori sia posta in condizione non affacciata alla membrana sigillante , ovvero sia rivolta verso il terreno, dal lato opposto rispetto ai rifiuti: i conduttori risultano così protetti da eventuali danneggiamenti derivanti dagli stessi . This solution offers the advantage of allowing a simple and relatively inexpensive construction, as well as intrinsically robust. This last characteristic is also maximized if the face of the non-woven geotextile provided with the conductors is placed in a condition not facing the sealing membrane, or facing the ground, on the opposite side with respect to the waste: the conductors are thus protected from any damage deriving by the same.
La soluzione proposta permette di impiegare la modalità costruttiva usuale per il ricoprimento dello scavo, minimizzando le procedure supplementari associate con la stesura del sistema di monitoraggio . The proposed solution makes it possible to use the usual construction method for covering the excavation, minimizing the additional procedures associated with the drafting of the monitoring system.
Conseguentemente , un primo oggetto dell'invenzione è un sistema per il monitoraggio di una barriera impermeabile posta in opera con un lato rivolto verso un ambiente bagnato e 1 altro lato rivolto verso un ambiente asciutto, in assenza di perdite da detta membrana sigillante strutturale , Consequently, a first object of the invention is a system for monitoring an impermeable barrier placed with one side facing a wet environment and the other side facing a dry environment, in the absence of leaks from said structural sealing membrane,
in cui il sistema comprende where the system understands
un geotessile non tessuto non impermeabile in cui si distinguono due opposte facce, destinato ad essere posto in opera sul lato asciutto di detta membrana sigillante e provvisto di almeno una coppia di conduttori elettrici accoppiati alla stessa faccia del geotessile non tessuto, ciascun conduttore essendo provvisto di un primo ed un secondo capo a non-waterproof non-woven geotextile in which two opposite faces are distinguished, intended to be installed on the dry side of said sealing membrane and provided with at least one pair of electrical conductors coupled to the same face of the non-woven geotextile, each conductor being provided with a first and a second head
un sistema di misura di resistenza elettrica operativamente collegato al primo ed al secondo capo di ciascun conduttore per rilevare almeno una variazione di un valore di resistenza elettrica. an electrical resistance measuring system operatively connected to the first and second ends of each conductor to detect at least one variation of an electrical resistance value.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , la faccia del geotessile non tessuto a cui sono accoppiati detti conduttori elettrici è la faccia non in diretto contatto con (o quella rivolta verso) la membrana impermeabile , in condizione di geotessile posto in opera; ciò consente appunto di proteggere i conduttori. According to an advantageous characteristic dependent or independent of the other characteristics, the face of the non-woven geotextile to which said electrical conductors are coupled is the face not in direct contact with (or facing towards) the waterproof membrane, in the condition of geotextile in place; this allows to protect the conductors.
Secondo un' altra caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche i conduttori elettrici si estendono sostanzialmente per tutta una dimensione di detta faccia a cui sono accoppiati; questo consente una misurazione che interessa sostanzialmente tutta 1'area dell'opera . According to another advantageous characteristic, dependent or independent of the other characteristics, the electrical conductors extend substantially for a whole dimension of said face to which they are coupled; this allows a measurement that substantially affects the entire area of the work.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche il geotessile è un tessuto non tessuto agugliato meccanicamente realizzato in un materiale scelto tra poliestere o polipropilene , con grammature comprese According to an advantageous characteristic dependent or independent of the other characteristics, the geotextile is a mechanically needle-punched non-woven fabric made of a material chosen from polyester or polypropylene, with weights included
-tra 600 e 2000 grammi al metro quadrato per applicazioni in discarica, - between 600 and 2000 grams per square meter for landfill applications,
-tra 500 e 800 grammi al metro quadrato per applicazioni in opere sotterrranee , - between 500 and 800 grams per square meter for applications in underground works,
-tra 200 e 400 grammi al metro quadrato per applicazioni in edilizia; - between 200 and 400 grams per square meter for construction applications;
questo consente che il percolato o il liquido eventualmente perso dalla membrana sigillante si impregni nel geotessile non tessuto e generi un ponte conduttivo -che consente la rilevazione della perditaprima di essere drenato in uno scarico. this allows any leachate or liquid lost from the sealing membrane to soak into the non-woven geotextile and generate a conductive bridge - which allows leak detection before being drained into a drain.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche i conduttori elettrici sono a contatto elettrico con il geotessile non tessuto, presentando almeno una parte del conduttore a diretto contatto con detto geotessile; questo consente misurazioni precise e puntuali. According to an advantageous feature dependent on or independent of the other features, the electrical conductors are in electrical contact with the non-woven geotextile, having at least a part of the conductor in direct contact with said geotextile; this allows precise and punctual measurements.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , ogni conduttore elettrico comprende un primo filamento di supporto in poliestere attorno al quale è avvolto in spire un secondo filamento elettricamente conduttivo, preferibilmente acciaio inox; questo consente di realizzare conduttori elettrici relativamente poco costosi , meccanicamente robusti e chimicamente adatti all' utilizzo in ambienti chimicamente aggressivi. According to an advantageous feature dependent on or independent of the other features, each electrical conductor comprises a first polyester support filament around which a second electrically conductive filament, preferably stainless steel, is wound in turns; this allows to produce relatively inexpensive electrical conductors, mechanically robust and chemically suitable for use in chemically aggressive environments.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , ogni conduttore elettrico comprende un polimero caricato con polveri di metalli conduttivi e/o grafite, per poterne determinare in modo relativamente semplice la resistenza . According to an advantageous characteristic dependent on or independent of the other characteristics, each electrical conductor comprises a polymer charged with powders of conductive metals and / or graphite, in order to be able to determine its resistance in a relatively simple way.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , per ciascuna coppia di conduttori elettrici , uno dei conduttori presenta una resistività elettrica lineare , mentre 1'altro possiede una conducibilità elettrica approssimabile a quella di un conduttore ideale. According to an advantageous characteristic dependent or independent of the other characteristics, for each pair of electric conductors, one of the conductors has a linear electric resistivity, while the other has an electric conductivity approximating that of an ideal conductor.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , la misura di resistenza è effettuata mediante il rapporto fra i valori istantanei di tensione e corrente applicate ai conduttori operando in corrente alternata; ciò consente di ridurre fenomeni di trasporto di ioni. According to an advantageous characteristic dependent or independent from the other characteristics, the resistance measurement is carried out by means of the ratio between the instantaneous values of voltage and current applied to the conductors operating in alternating current; this allows to reduce ion transport phenomena.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , il sistema di misura di resistenza elettrica comprende un misuratore di tensione/ corrente in corrente alternata, nel quale viene fornita una corrente elettrica ad un circuito formato According to an advantageous characteristic dependent or independent from the other characteristics, the electrical resistance measuring system comprises an alternating current voltage / current meter, in which an electric current is supplied to a circuit formed
- dai due conduttori della stessa coppia di conduttori e - by the two conductors of the same pair of conductors e
- da un ponte resistivo formato da un liquido fuoriuscito da una perdita di detta membrana sigillante strutturale , - by a resistive bridge formed by a liquid leaking from a leak of said structural sealing membrane,
nel quale misuratore viene misurata la tensione ai due capi dei due conduttori, laddove la resistenza è ottenuta come rapporto fra i valori istantanei assunti da tensione e corrente, laddove il campionamento è effettuato almeno per un tempo pari alla periodicità di un segnale utilizzato . in which meter the voltage at both ends of the two conductors is measured, where the resistance is obtained as the ratio between the instantaneous values assumed by voltage and current, where the sampling is carried out at least for a time equal to the periodicity of a signal used.
Un altro oggetto dell'invenzione è un metodo per rilevare punti danneggiati in una membrana sigillante per discariche , comprendente i passi di Another object of the invention is a method for detecting damaged spots in a landfill sealing membrane, comprising the steps of
- prevedere una membrana sigillante strutturale posta in opera con un lato rivolto verso un ambiente bagnato e 1 'altro lato rivolto verso un ambiente asciutto, in assenza di perdite da detta membrana sigillante strutturale - provide for a structural sealing membrane placed in place with one side facing a wet environment and the other side facing a dry environment, in the absence of leaks from said structural sealing membrane
- prevedere un geotessile non tessuto non impermeabile da porsi in opera sul lato opposto a quello affacciato alla membrana sigillante strutturale - provide for a non-waterproof non-woven geotextile to be installed on the side opposite to that facing the structural sealing membrane
- prevedere almeno una coppia di conduttori elettrici accoppiati alla stessa faccia del geotessile - provide at least one pair of electrical conductors coupled to the same face of the geotextile
- prevedere un sistema di misura di resistenza elettrica comprendente un misuratore di tensione/ corrente in corrente alternata - provide an electrical resistance measuring system comprising an alternating current voltage / current meter
connettere opposti capi di ciascun conduttore elettrico della detta coppia di conduttori elettrici a detto sistema di misura di resistenza elettrica connecting opposite ends of each electrical conductor of said pair of electrical conductors to said electrical resistance measuring system
- rilevare mediante detto sistema di misura di resistenza elettrica almeno variazioni di resistenza elettrica tra un capo di un primo conduttore della coppia di conduttori ed un capo di un secondo conduttore della coppia di conduttori . - detecting by means of said electrical resistance measuring system at least variations in electrical resistance between one end of a first conductor of the pair of conductors and one end of a second conductor of the pair of conductors.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , il passo di rilevazione viene effettuato mediante una misurazione di resistenza in corrente alternata, con i vantaggi sopra indicati . According to an advantageous characteristic dependent or independent of the other characteristics, the detection step is carried out by means of a resistance measurement in alternating current, with the advantages indicated above.
Un altro oggetto della presente invenzione è una barriera di fondo per discariche comprendente, dall'alto verso il basso in condizione operativa: Another object of the present invention is a bottom barrier for landfills comprising, from top to bottom in operating condition:
- una membrana sigillante strutturale - a structural sealing membrane
- un geotessile non tessuto non impermeabile provvisto di conduttori elettrici - a non-waterproof non-woven geotextile equipped with electrical conductors
detta membrana geotessile avendo una estensione in pianta sostanzialmente pari all' estensione in pianta della membrana sigillante strutturale , detto geotessile essendo parte di un sistema secondo 1'invenzione, preferibilmente un sistema specificamente atto a realizzare il suddetto metodo dell'invenzione . said geotextile membrane having an extension in plan substantially equal to the extension in plan of the structural sealing membrane, said geotextile being part of a system according to the invention, preferably a system specifically adapted to carry out the aforementioned method of the invention.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , il geotessile è a diretto contatto con la membrana sigillante strutturale . According to an advantageous characteristic dependent on or independent of the other characteristics, the geotextile is in direct contact with the structural sealing membrane.
Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono oggetto delle allegate rivendicazioni , che si intendono parte integrante della presente descrizione . Further advantageous characteristics are the subject of the attached claims, which are intended as an integral part of the present description.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
L'invenzione verrà descritta gui di seguito con riferimento ad esempi non limitativi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione dell' invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari . The invention will be described below with reference to non-limiting examples, provided for explanatory and non-limiting purposes in the annexed drawings. These drawings illustrate different aspects and embodiments of the invention and, where appropriate, reference numerals illustrating similar structures, components, materials and / or elements in different figures are indicated by similar reference numerals.
Nelle figure allegate : In the attached figures:
Figura 1 illustra una vista in sezione semplificata di un sito di stoccaggio rifiuti , con posto in opera un sistema secondo 1'invenzione; Figure 1 illustrates a simplified sectional view of a waste storage site, with a system in place according to the invention;
Figura 2 illustra una vista in sezione di un rivestimento di fondo incorporante parte del sistema dell'invenzione; Figura 3 illustra una vista prospettica di parte di un geotessile parte del sistema dell'invenzione; Figure 2 illustrates a sectional view of a bottom coat incorporating part of the system of the invention; Figure 3 illustrates a perspective view of part of a geotextile part of the system of the invention;
Figura 4 illustra una vista in sezione del geotessile di fig. 3; Figure 4 illustrates a sectional view of the geotextile of fig. 3;
Figure 5 e 6 illustrano il geotessile nella vista di fig . 4, in due condizioni operative, rispettivamente in condizione asciutta e bagnata; Figures 5 and 6 illustrate the geotextile in the view of fig. 4, in two operating conditions, respectively in dry and wet conditions;
Figura 7 illustra una vista prospettica di una forma esecutiva di un conduttore elettrico applicabile al geotessile delle fig. 2-6; Figure 7 illustrates a perspective view of an embodiment of an electrical conductor applicable to the geotextile of Figs. 2-6;
Figura 8 illustra una vista in sezione del conduttore elettrico di fig. 7 applicato ad un geotessile secondo 1'invenzione; Figure 8 illustrates a sectional view of the electrical conductor of fig. 7 applied to a geotextile according to the invention;
Figura 9 illustra una vista in sezione di un sistema secondo 1'invenzione comprendente un geotessile, conduttori elettrici ed un rilevatore di resistenza elettrica; Figure 9 illustrates a sectional view of a system according to the invention comprising a geotextile, electrical conductors and an electrical resistance detector;
Figura 10 illustra uno schema di funzionamento del sistema dell' invenzione; Figure 10 illustrates an operating diagram of the system of the invention;
Fig. 11 e 12 illustrano schemi elettrici relativo al un primo esempio di funzionamento del sistema dell'invenzione in due condizioni operative (asciutto ed in caso di perdita); Fig. 11 and 12 show electrical diagrams relating to a first example of operation of the system of the invention in two operating conditions (dry and in case of leakage);
Fig. 13 illustra un esempio evoluto di funzionamento del sistema dell' invenzione . Fig. 13 illustrates an advanced example of operation of the system of the invention.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Mentre 1'invenzione è suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative , alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte gui di seguito in dettaglio. While the invention is susceptible of various modifications and alternative constructions, some preferred embodiments are shown in the drawings and will be described below in detail.
Si deve intendere , comungue , che non vi è alcuna intenzione di limitare l'invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, essa intende coprire tutte le modifiche , costruzioni alternative , ed equivalenti che ricadano nell'ambito dell' invenzione come definito nelle rivendicazioni . L'uso di "ad esempio", "ecc", "oppure" indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato . It is to be understood, however, that there is no intention of limiting the invention to the specific embodiment illustrated, but, on the contrary, it is intended to cover all modifications, alternative constructions, and equivalents that fall within the scope of the invention such as defined in the claims. The use of "for example", "etc", "or" indicates non-exclusive alternatives without limitation unless otherwise indicated.
L'uso di "include" significa "include, ma non limitato a" a meno che non altrimenti indicato. Use of "include" means "includes, but not limited to" unless otherwise indicated.
Indicazioni guali "verticale" ed "orizzontale" , "superiore" ed "inferiore" (in assenza di altre indicazioni) vanno lette con riferimento alle condizioni di montaggio (o operative) e riferendosi alla normale terminologia in uso nel linguaggio corrente , dove "verticale" indica una direzione sostanzialmente parallela a guella del vettore forza di gravità "g" ed orizzontale una direzione ad essa perpendicolare. Indications such as "vertical" and "horizontal", "upper" and "lower" (in the absence of other indications) must be read with reference to the mounting (or operating) conditions and referring to the normal terminology used in current language, where "vertical "indicates a direction substantially parallel to that of the force vector of gravity" g "and a horizontal direction perpendicular thereto.
Con riferimento alla fig. 1, in essa è mostrato in sezione un tipico sito S di stoccaggio di rifiuti, ad esempio un sito di stoccaggio definitivo. With reference to fig. 1, a typical waste storage site S, for example a permanent storage site, is shown in section.
Si fa rilevare che guesta applicazione, gui descritta, deve essere intesa meramente come esempio applicativo non limitativo della presente invenzione, che potrebbe, più in generale essere utilizzata anche in settori tecnici diversi . It should be noted that this application, hereinafter described, must be intended merely as a non-limiting application example of the present invention, which could, more generally, also be used in different technical fields.
Il sito di stoccaggio definitivo consta, in breve, in uno scavo R realizzato nel terreno T, in cui vengono ospitati i rifiuti. The final storage site consists, in short, in an excavation R made in the ground T, where the waste is housed.
Questi ultimi sono ricoperti superiormente da una copertura C, variamente realizzata a seconda delle esigenze e su cui non ci si sofferma oltre. The latter are covered at the top by a cover C, made variously according to the needs and on which we do not dwell further.
Il terreno della parete di fondo dello scavo R è rivestito dalla barriera di fondo 1 0, che in talune soluzioni può estendersi a ricoprire anche, in tutto o in parte, il terreno delle pareti laterali dello scavo. La funzione principale della barriera di fondo 10 è quella di limitare il flusso di contaminanti (percolato e gas) nel terreno T circostante e di costituire il piano di raccolta del percolato. The ground of the bottom wall of the excavation R is covered by the bottom barrier 10, which in some solutions can extend to cover also, in whole or in part, the ground of the side walls of the excavation. The main function of the bottom barrier 10 is to limit the flow of contaminants (leachate and gas) in the surrounding soil T and to constitute the leachate collection plane.
Con riferimento anche a fig. 2 ed in accordo all' invenzione, in essa viene mostrata una soluzione preferita di realizzazione di tale barriera di fondo 10, che comprende, dall'alto verso il basso: With reference also to fig. 2 and in accordance with the invention, it shows a preferred embodiment of this bottom barrier 10, which comprises, from top to bottom:
- un primo geotessile semplice 11 (opzionale) - a first simple geotextile 11 (optional)
- una membrana sigillante strutturale 12 - a structural sealing membrane 12
- un geotessile non tessuto 13 con funzione drenante (quindi non impermeabile ) provvisto di conduttori elettrici 24, 25 - a non-woven geotextile 13 with a draining function (therefore not waterproof) equipped with electrical conductors 24, 25
- uno strato di ghiaia 14 - a layer of gravel 14
uno strato di argilla 15. Si fa rilevare che la stratificazione appena proposta è esemplificativa, infatti esistono numerose varianti possibili che comunque mantengono gli elementi chiave membrana sigillante 12 e geotessile 13. a layer of clay 15. It should be noted that the stratification just proposed is an example, in fact there are numerous possible variants which in any case maintain the key elements of the sealing membrane 12 and geotextile 13.
In condizione posta in opera il geotessile è posto sul lato asciutto della membrana (in condizioni di normale esercizio) . When installed, the geotextile is placed on the dry side of the membrane (in normal operating conditions).
Il primo geotessile semplice 11 è opzionale; quando installata essa è realizzata preferibilmente in geotessile tessuto non tessuto agugliato meccanicamente costituito di fibre di polipropilene o poliestere vergine , avente grammatura compresa tra The first simple geotextile 11 is optional; when installed, it is preferably made of mechanically needle-punched non-woven geotextile made of polypropylene or virgin polyester fibers, with a weight of between
600 e 2000 grammi al metro quadrato per applicazioni in discarica, 600 and 2000 grams per square meter for landfill applications,
500 e 800 grammi al metro quadrato per applicazioni in opere sotterrranee , 500 and 800 grams per square meter for applications in underground works,
200 e 400 grammi al metro quadrato per applicazioni in edilizia . 200 and 400 grams per square meter for construction applications.
Per quanto concerne la membrana sigillante strutturale 12, essa è realizzata preferibilmente in HDPE (polietilene ad alta densità) : 1'HDPE è un materiale praticamente impermeabile che può essere attraversato solo mediante migrazione chimica a livello molecolare . La sua vita utile per 1'impiego specifico è valutata ad oggi in decine di anni. As regards the structural sealing membrane 12, it is preferably made of HDPE (high density polyethylene): HDPE is a practically impermeable material which can only be crossed by chemical migration at the molecular level. Its useful life for specific use is currently estimated at tens of years.
Tale membrana sigillante 12 è preferibilmente formata da una pluralità di singoli teli di HDPE saldati sul posto tra di loro. Lo spessore della membrana sigillante 12 varia preferibilmente tra 0.5 e 2 mm. Said sealing membrane 12 is preferably formed by a plurality of single HDPE sheets welded in place to each other. The thickness of the sealing membrane 12 preferably varies between 0.5 and 2 mm.
Per quanto concerne invece il geotessile 13 non impermeabile , su di essa si tornerà in dettaglio tra poco . As regards the non-waterproof geotextile 13, we will return to it in detail shortly.
La ghiaia 14, usualmente in uno strato di spessore compreso tra 30 citi e 1 m, consente di avere un effetto di drenaggio del percolato eventualmente passato attraverso la membrana sigillante 12, per convogliarlo in appositi pozzi di raccolta. The gravel 14, usually in a layer of thickness between 30 citi and 1 m, allows to have a drainage effect of the leachate which may have passed through the sealing membrane 12, to convey it to suitable collection wells.
Infine, lo strato di argilla 15 collabora con gli strati superiori grazie alle proprietà rigonfranti intrinseche dell' argilla: in presenza di umidità 1'effetto di eventuali piccoli difetti (fori, lacerazioni ) localizzati nel HDPE viene progressivamente ad attenuarsi . Finally, the clay layer 15 collaborates with the upper layers thanks to the intrinsic swelling properties of the clay: in the presence of humidity the effect of any small defects (holes, tears) located in the HDPE gradually diminishes.
Inoltre lo strato di argilla 15 consente 1'adsorbimento di alcuni inguinanti durante 1'attraversamento dello strato di argilla 15 stesso. Furthermore, the clay layer 15 allows the adsorption of some inguinants during the crossing of the clay layer 15 itself.
In linea teorica potrebbero anche essere previste forme esecutive diverse della barriera di fondo 10, sebbene guella appena descritta consenta una realizzazione ottimale sotto plurimi punti di vista, oltre che una valida alternativa . In theory, different embodiments of the bottom barrier 10 could also be envisaged, although the one just described allows an optimal realization from multiple points of view, as well as a valid alternative.
Passando ora a descrivere il sistema 1 per rilevare punti danneggiati nella membrana sigillante strutturale 12 per discariche, secondo 1'invenzione, si faccia riferimento alle figure 2-11 allegate. Turning now to describe the system 1 for detecting damaged points in the structural sealing membrane 12 for landfills, according to the invention, reference should be made to the attached figures 2-11.
Il sistema 1 comprende il geotessile non tessuto 13 drenante (non impermeabile ) in cui si distinguono due opposte facce 131,132 maggiori. The system 1 comprises the draining non-woven geotextile 13 (non-waterproof) in which two opposite major faces 131,132 are distinguished.
Si noti che che la dicitura "non impermeabile" è riferita al passaggio dei liguidi. Note that the wording "not waterproof" refers to the passage of the liquids.
La faccia 131 è rivolta verso 1'alto, ossia verso i rifiuti, mentre la faccia opposta, guando la membrana 13 è posta in opera, è rivolta verso il basso, ossia verso il terreno. The face 131 faces upwards, ie towards the waste, while the opposite face, when the membrane 13 is installed, faces downwards, that is towards the ground.
In opera, come descritto in occasione della fig. 2, il geotessile 13 non tessuto è destinata ad essere posta sul lato della alla membrana sigillante strutturale 12 che risulta all'asciutto per contribuire al rilevamento di eventuali perdite della stessa (dovute a fori , lacerazioni o discontinuità che fanno passare il percolato liguido) . On site, as described on the occasion of fig. 2, the non-woven geotextile 13 is intended to be placed on the side of the structural sealant membrane 12 which is dry to help detect any leaks thereof (due to holes, tears or discontinuities that allow the liquid leachate to pass).
Nell 'esempio non limitativo gui fornito, guindi , il geotessile 13 non tessuto è posto al di sotto della membrana sigillante 12 . In the non-limiting example given, therefore, the non-woven geotextile 13 is placed under the sealing membrane 12.
A tal fine il geotessile non tessuto 13 comprende almeno due conduttori elettrici 24,25 accoppiati alla medesima faccia 132 del geotessile 13 stesso. To this end, the non-woven geotextile 13 comprises at least two electrical conductors 24,25 coupled to the same face 132 of the geotextile 13 itself.
Il geotessile 13 non tessuto è "strutturale", nel senso che è destinato ad estendersi in tutte le direzioni fino a risultare sostanzialmente sovrapponibile alla membrana sigillante 12, così da rilevare perdite di guest'ultima. Il geotessile non tessuto 13 è "non impermeabile", nel senso che non impedisce il passaggio di liguidi e svolge, guindi , funzione drenante The non-woven geotextile 13 is "structural", in the sense that it is intended to extend in all directions until it is substantially superimposable on the sealing membrane 12, so as to detect leaks of the latter. The non-woven geotextile 13 is "not waterproof", in the sense that it does not prevent the passage of liquids and therefore has a draining function
A tal fine il geotessile non tessuto 13 è realizzato preferibilmente in tessuto non tessuto di poliestere o polipropilene con grammature comprese tra 400 e 1500 grammi al metro guadrato : guesta particolare realizzazione consente al geotessile 13 di essere allo stesso tempo sufficientemente flessibile per essere adagiato nello scavo o adattato all'applicazione in caso diverso, seguirne le pareti e di imbeversi di liguido, in caso di perdite. To this end, the non-woven geotextile 13 is preferably made of non-woven polyester or polypropylene fabric with weights between 400 and 1500 grams per square meter: this particular embodiment allows the geotextile 13 to be at the same time flexible enough to be placed in the excavation. or adapted to the application in different case, follow the walls and soak in liquid, in case of leaks.
Il sistema 1 comprende poi una o più coppie di conduttori elettrici 24,25 e 24',25' i guali sono, ciascuno, provvisti di un primo 241,251 e 241',251' ed un secondo capo 242,252 e 242',252' collegati elettricamente ad un rilevatore di resistenza elettrica 4 e 4'; ogni coppia di conduttori 24,25 o 24',25' risulta quindi collegata ad un dedicato rilevatore di resistenza elettrica 4 o 4', come mostrato in fig. 9. The system 1 then comprises one or more pairs of electrical conductors 24,25 and 24 ', 25' which are each provided with a first 241,251 and 241 ', 251' and a second end 242,252 and 242 ', 252' connected electrically to an electrical resistance detector 4 and 4 '; each pair of conductors 24,25 or 24 ', 25' is therefore connected to a dedicated electrical resistance detector 4 or 4 ', as shown in fig. 9.
Si fa notare che nelle allegate figure sono mostrati solo alcuni dei conduttori presenti , in modo non limitativo . It should be noted that in the attached figures only some of the conductors present are shown, in a non-limiting manner.
Ogni conduttore elettrico 24, 25 della coppia è posto preferibilmente ad una distanza di circa 1 metro dall' altro della stessa coppia. Each electric conductor 24, 25 of the pair is preferably placed at a distance of about 1 meter from the other of the same pair.
Le coppie di conduttori 24,25 e 24',25' sono invece poste ad una distanza variabile fra 0.5 e 3 metri l'una dall'altra, dipendendo dalla risoluzione spaziale che si intende conferire al sistema di misura, che può variare a seconda dell'applicazione , della geometria del sito e della pericolosità del liquido da rilevare. The pairs of conductors 24,25 and 24 ', 25' are instead placed at a variable distance between 0.5 and 3 meters from each other, depending on the spatial resolution to be given to the measurement system, which can vary depending on the application, the geometry of the site and the danger of the liquid to be detected.
Questa distribuzione consente di ottenere una distribuzione ottimale ma non troppo onerosa. This distribution allows to obtain an optimal distribution but not too expensive.
Preferibilmente i conduttori elettrici si estendono tutti sostanzialmente paralleli 1' uno dall'altro, ad interessare tutta una faccia 132 del geotessile 13. Preferably, the electrical conductors all extend substantially parallel to one another, to involve an entire face 132 of the geotextile 13.
In altre forme esecutive le coppie di conduttori elettrici sono incrociate , a formare un disegno a quadrati , losanghe, rombi. In other embodiments the pairs of electrical conductors are crossed, to form a design of squares, lozenges, rhombuses.
Ogni conduttore elettrico, a prescindere dalla disposizione delle coppie , risulta separato ed elettricamente isolato dall'altro. Each electrical conductor, regardless of the arrangement of the pairs, is separate and electrically insulated from the other.
I conduttori elettrici 24,25,24' ,25' non sono rivestiti di materiale isolante (se non in corrispondenza di incroci con altri conduttori , allo scopo di mantenere 1'isolamento fra essi) e risultano accoppiati con la geotessile 13 . The electrical conductors 24,25,24 ', 25' are not covered with insulating material (except in correspondence with other conductors, in order to maintain the insulation between them) and are coupled with the geotextile 13.
Tale accoppiamento è ottenibile in diversi modi : ad esempio nella soluzione preferita, mostrata nelle fig. This coupling can be obtained in different ways: for example in the preferred solution, shown in figs.
4, 5 e 6 i conduttori sono inseriti in una tasca realizzata da una fettuccia 240 variamente fissata (es. cucita, incollata, saldata ad ultrasuoni o a caldo) al geotessile 13, così da restare a diretto contatto con esso . 4, 5 and 6 the conductors are inserted in a pocket made of a tape 240 variously fixed (eg sewn, glued, ultrasonically or hot welded) to the geotextile 13, so as to remain in direct contact with it.
La fettuccia 240 è preferibilmente nello stesso materiale del geotessile non tessuto 13, così da consentire un accoppiamento semplificato, ad esempio mediante saldatura ad ultrasuoni (o a caldo) guando sono realizzati in materiale termoplastico . La fettuccia è permeabile in modo da permettere il passaggio del liguido . The tape 240 is preferably made of the same material as the non-woven geotextile 13, so as to allow a simplified coupling, for example by ultrasonic (or hot) welding when they are made of thermoplastic material. The tape is permeable in order to allow the passage of the liquid.
In una forma esecutiva alternativa 1'accoppiamento è ottenuto per incollaggio, come mostrato in fig.8; anche in guesto caso, preferibilmente, i conduttori 24 ,25 hanno una porzione in diretto contatto con il geotessile non tessuto 13 : ciò può essere ottenuto, ad esempio, utilizzando due cordoni di colla 240' che si estendono paralleli al conduttore 24, tra guesto e il geotessile non tessuto 13, così che la porzione di conduttore 24 posta tra i cordoni di colla 240' è direttamente a contatto con il geotessile non tessuto 13. In an alternative embodiment, the coupling is obtained by gluing, as shown in fig.8; also in this case, preferably, the conductors 24, 25 have a portion in direct contact with the non-woven geotextile 13: this can be obtained, for example, by using two beads of glue 240 'which extend parallel to the conductor 24, including and the non-woven geotextile 13, so that the conductor portion 24 placed between the glue beads 240 'is directly in contact with the non-woven geotextile 13.
Il mantenimento del contatto diretto tra conduttore elettrico 24, 25 e geotessile non tessuto 13 è preferibile per il corretto funzionamento del sistema, seppure potendo essere non del tutto necessario. Maintaining direct contact between the electrical conductor 24, 25 and the non-woven geotextile 13 is preferable for the correct operation of the system, although it may not be entirely necessary.
Per guanto concerne i conduttori elettrici 24,25,24',25' essi possono essere realizzati in diversi materiali elettricamente conduttivi ; una soluzione preferita è mostrata in fig. 7, in cui il conduttore 24 comprende un primo filamento di supporto 248 in poliestere attorno al quale è avvolto in spire un secondo filamento elettricamente conduttivo 249, ad esempio in acciaio inox, particolarmente adatto all'ambiente aggressivo a cui si troverà esposto una volta posto in opera. As regards the electrical conductors 24,25,24 ', 25' they can be made of different electrically conductive materials; a preferred solution is shown in fig. 7, in which the conductor 24 comprises a first support filament 248 in polyester around which a second electrically conductive filament 249 is wound in coils, for example in stainless steel, particularly suitable for the aggressive environment to which it will be exposed once placed in opera.
Come sopra accennato le coppie di conduttori 24, 25 sono accoppiate al geotessile in corrispondenza della stessa faccia, e , più in dettaglio, della faccia 132 rivolta verso il terreno. As mentioned above, the pairs of conductors 24, 25 are coupled to the geotextile at the same face, and, in more detail, with the face 132 facing the ground.
In altre forme esecutive essi sono invece posti sulla faccia 131, rivolta verso la membrana sigillante 12. Passando ora alla descrizione del misuratore di resistenza elettrica 4 o 4' (e dei collegamenti elettrici) , esso presenta almeno quattro ingressi, ciascuno collegato elettricamente ad un rispettivo capo libero 241, 242, 251,252 o 241',242' ,251',252' di ciascun conduttore 24,25 o 24', 25' della stessa coppia. Preferibilmente il misuratore di resistenza elettrica 4 o 4' è un misuratore di tensione/corrente . In other embodiments they are instead placed on the face 131, facing the sealing membrane 12. Turning now to the description of the electrical resistance meter 4 or 4 '(and of the electrical connections), it has at least four inputs, each electrically connected to a respective free end 241, 242, 251,252 or 241 ', 242', 251 ', 252' of each conductor 24,25 or 24 ', 25' of the same pair. Preferably the electrical resistance meter 4 or 4 'is a voltage / current meter.
Il misuratore di resistenza 4, 4' opera preferibilmente in corrente alternata per evitare fenomeni di trasporto di carica (in caso di ioni disciolti) e/o elettrolisi e comprende , preferibilmente , uno schema elettrico riconducibile al principio del Ponte di Kohlrausch, noto in sé al tecnico del ramo. The resistance meter 4, 4 'preferably operates in alternating current to avoid charge transport phenomena (in the case of dissolved ions) and / or electrolysis and preferably comprises an electrical scheme referable to the principle of the Kohlrausch bridge, known per se to the person skilled in the art.
11 funzionamento del sistema 1 -con riferimento alle fig. 5,6,10,11,12), una volta posto in opera (con geotessile non tessuto 13 sul lato asciutto (in condizione posta in opera) di una membrana sigillante 12 ), si basa sul rilevamento di un "ponte" conduttivo fra due conduttori della stessa coppia 24, 25. 11 operation of system 1 - with reference to figs. 5,6,10,11,12), once installed (with non-woven geotextile 13 on the dry side (in the installed condition) of a sealing membrane 12), it is based on the detection of a conductive "bridge" between two conductors of the same pair 24, 25.
In condizione di assenza di perdite della membrana sigillante 12 (cfr. fig.5, 11), i conduttori 24, 25 della stessa coppia risultano posti in un ambiente asciutto e pertanto isolati l'uno dall'altro, essendo il geotessile realizzato, appunto, in materiale isolante (non elettricamente conduttivo) . In the absence of leaks in the sealing membrane 12 (see fig. 5, 11), the conductors 24, 25 of the same pair are placed in a dry environment and therefore isolated from each other, since the geotextile is made , in insulating material (not electrically conductive).
Il circuito elettrico tra i due conduttori risulta pertanto aperto e il rilevatore di resistenza elettrica (collegato ai due capi di ciascun filo della coppia) rileva un determinato valore per ciascun conduttore 24, 25. The electrical circuit between the two conductors is therefore open and the electrical resistance detector (connected to the two ends of each wire of the pair) detects a certain value for each conductor 24, 25.
Più in dettaglio il rilevatore 4 rileva una certa resistenza R (in serie) per il conduttore 24 ed una resistenza R* per il conduttore 25: in linea teorica se i conduttori 24 e 25 sono uguali e della stessa lunghezza risulta R=R* . More in detail, the detector 4 detects a certain resistance R (in series) for the conductor 24 and a resistance R * for the conductor 25: theoretically, if the conductors 24 and 25 are the same and of the same length, R = R *.
Nel caso di una perdita dalla membrana sigillante 12 (cfr. fig.6, 10, 12), invece il liquido L (usualmente percolato) che fuoriesce imbeve il geotessile non tessuto 13. In the case of a leak from the sealing membrane 12 (see fig. 6, 10, 12), instead the liquid L (usually leachate) that escapes soaks the non-woven geotextile 13.
La falla nella membrana sigillante 12, infatti, provoca una fuoriuscita di liquido L che, lambendo entrambi i fili appartenenti ad una coppia li pone in contatto elettrico : ciò accade sia che il liguido L sia guello imbevuto nel geotessile non tessuto 13 (come in fig.6), che una eventuale pozza che si accumula sotto la stessa (nonostante la ghiaia 14). The leak in the sealing membrane 12, in fact, causes a leakage of liquid L which, touching both wires belonging to a pair, puts them in electrical contact: this happens whether the liquid L is soaked in the non-woven geotextile 13 (as in fig. .6), that a possible puddle that accumulates under it (despite the gravel 14).
La presenza del liquido comporta una variazione della resistenza dei conduttori 24, 25 (lungo la sua lunghezza) . The presence of the liquid causes a variation in the resistance of the conductors 24, 25 (along its length).
In una forma esecutiva di base viene effettuata una semplice verifica della presenza di una perdita lungo che interessa una coppia di fili: in guesto caso il parametro d' interesse è la semplice rilevazione della chiusura del circuito tra i due conduttori 24 e 25 della stessa coppia, che indica la presenza di liquido L e, quindi, una perdita dalla membrana sigillante 12. In a basic embodiment, a simple check is carried out for the presence of a long leak affecting a pair of wires: in this case the parameter of interest is the simple detection of the closure of the circuit between the two conductors 24 and 25 of the same pair. , which indicates the presence of liquid L and, therefore, a leak from the sealing membrane 12.
In una forma esecutiva evoluta, si riesce a localizzare anche la distanza della perdita (quindi del liquido L) dal rilevatore 4: con riferimento alla fig. 12 il liquido L non solo mette in corto circuito i conduttori 24 e 25 chiudendo il circuito elettrico, ma presenta esso stesso una certa resistenza Rp; inoltre ogni conduttore 24, 25 risulta idealmente suddiviso dal liquido L in due tratti, aventi rispettivamente resistenze RI ed R2 (supponendo che in assenza di liquido, ovvero in condizione asciutta, sia R=R*). In an advanced embodiment, it is also possible to locate the distance of the leak (therefore of the liquid L) from the detector 4: with reference to fig. 12 the liquid L not only short-circuits the conductors 24 and 25 closing the electric circuit, but itself has a certain resistance Rp; moreover, each conductor 24, 25 is ideally divided by the liquid L into two portions, having respectively resistances R1 and R2 (assuming that in the absence of liquid, or in a dry condition, it is R = R *).
Misurando la resistenza RI e nota la resistenza lineare dei conduttori 24, 25, si può ricavare la distanza del "ponte" conduttivo determinato dal liquido L dai capi 241, 251 dei conduttori 24, 25 rispetto ai quali si effettua la misura. By measuring the resistance R1 and known the linear resistance of the conductors 24, 25, it is possible to obtain the distance of the conductive "bridge" determined by the liquid L from the ends 241, 251 of the conductors 24, 25 with respect to which the measurement is made.
Più in dettaglio, il termine (ignoto) Rppuò essere eliminato effettuando due misure di resistenza ai capi 241-251 e 242-252 dei due conduttori e sottraendo i due valori (sotto 1'assunzione che volume e conducibilità della pozza di liquido non cambino, sempre verificata per misure istantanee , ossia ove il tempo in cui la conducibilità varia in maniera apprezzabile sia maggiore del tempo di campionamento necessario alla determinazione di un punto sperimentale , costituito nell' esempio seguente da una coppia di resistenze da sottrarre) . More in detail, the (unknown) term R can be eliminated by making two resistance measurements at ends 241-251 and 242-252 of the two conductors and subtracting the two values (under the assumption that the volume and conductivity of the liquid pool do not change, always verified for instantaneous measurements, i.e. where the time in which the conductivity varies appreciably is greater than the sampling time necessary to determine an experimental point, consisting in the following example of a pair of resistances to be subtracted).
In questo caso In this case
R(24 2/252)= 2* R2 RpR (24 2/252) = 2 * R2 Rp
dove R (241/251) e R (242/252) sono la resistenze misurate allo stesso capo dei due conduttori della stessa coppia dallo Estesso lato, ovvero le resistenze elettriche del semi-circuito costituito da where R (241/251) and R (242/252) are the resistances measured at the same end of the two conductors of the same pair on the same side, i.e. the electrical resistances of the semi-circuit consisting of
per 241/251: un primo tratto di conduttore 24 che va dal rilevatore 4 sino al ponte determinato dalla perdita di liquido, il ponte stesso, un primo tratto di conduttore 25 che va dalla perdita di liquido al rilevatore 4, essendo i primi tratti dei conduttori 24 e 25 quelli collegati alle stesse porte del rilevatore 4; for 241/251: a first section of conductor 24 which goes from detector 4 to the bridge determined by the loss of liquid, the bridge itself, a first section of conductor 25 which goes from the loss of liquid to detector 4, being the first sections of the conductors 24 and 25 those connected to the same ports of the detector 4;
per 242/252: un secondo tratto di conduttore 24 che va dal rilevatore 4 sino al ponte determinato dalla perdita di liquido, il ponte stesso, un secondo tratto di conduttore 25 che va dalla perdita di liquido al rilevatore 4, essendo i secondi tratti dei conduttori 24 e 25 quelli colleqati alle stesse porte del rilevatore 4. for 242/252: a second section of conductor 24 which goes from detector 4 to the bridge determined by the loss of liquid, the bridge itself, a second section of conductor 25 which goes from the loss of liquid to detector 4, being the second sections of the conductors 24 and 25 those connected to the same ports of the detector 4.
Da quanto sopra si deduce che la differenza tra le resistenze R (241/251)-R (242/252) dei due semi-circuiti è pari a From the above it can be deduced that the difference between the resistances R (241/251) -R (242/252) of the two half-circuits is equal to
R (241/251)-R(242/252)= 2*R1-2*R2 R (241/251) -R (242/252) = 2 * R1-2 * R2
e pertanto, poiché, RI+R2=R, si ottiene and therefore, since RI + R2 = R, we obtain
R (241/251)-R (242/252)= 4Ri-2R R (241/251) -R (242/252) = 4Ri-2R
e quindi in ultima analisi and therefore ultimately
Ri= (R (241/251)-R (242/252)+2R)/4 Ri = (R (241/251) -R (242/252) + 2R) / 4
La distanza L della perdita dal capo 251 può quindi esser calcolata come The distance L of the loss from the head 251 can therefore be calculated as
L= RI/p L = RI / p
dove p è la resistività elettrica specifica del conduttore 25 . where p is the specific electrical resistivity of conductor 25.
La misura è effettuata in corrente alternata per evitare fenomeni di trasporto di ioni. The measurement is carried out in alternating current to avoid ion transport phenomena.
La misura di resistenza è effettuata fornendo una corrente alternata e leggendo un voltaggio . The resistance measurement is made by supplying an alternating current and reading a voltage.
Il rilevatore 4 può comprendere un oscilloscopio od un sistema di acquisizione ADC o simili strumenti noti all' esperto dell'arte . The detector 4 can comprise an oscilloscope or an ADC acquisition system or similar instruments known to those skilled in the art.
La sottrazione fra le due misure di resistenza può essere effettuata analiticamente, nel caso in cui le resistenze associate ai tratti di conduttore 24, 25 in guestione ed al "ponte" di liquido siano confrontabili . Alternativamente , è possibile sottrarre direttamente i due segnali elettrici facendoli convergere su di un sommatore dopo aver fatto passare uno dei due attraverso un apposito circuito di ritardo per renderlo in controfase rispetto all' altro. The subtraction between the two resistance measurements can be carried out analytically, in the case in which the resistances associated with the portions of conductor 24, 25 in guest and the liquid "bridge" are comparable. Alternatively, it is possible to directly subtract the two electrical signals by making them converge on an adder after having passed one of the two through a special delay circuit to make it in counterphase with respect to the other.
In una forma esecutiva evoluta alternativa del sistema e del metodo dell'invenzione, con riferimento a fig. 13, i due conduttori della stessa coppia 24 , 25 non sono uguali . In an alternative evolved embodiment of the system and method of the invention, with reference to fig. 13, the two conductors of the same pair 24, 25 are not the same.
In particolare uno dei due conduttori della coppia (nell'esempio di fig. 13 il conduttore 25) ha resistenza R apprezzabile mentre 1'altro presenta resistenza <<R (nell'esempio di fig. 13 il conduttore 24). In particular, one of the two conductors of the pair (in the example of Fig. 13 the conductor 25) has an appreciable resistance R while the other has resistance << R (in the example of Fig. 13 the conductor 24).
Quest'ultimo conduttore 24, secondo il passo di metodo, viene assimilato ad un conduttore perfetto e la sua resistenza trascurata . The latter conductor 24, according to the method step, is assimilated to a perfect conductor and its resistance neglected.
Fig . 13 mostra questa situazione . Fig. 13 shows this situation.
Questa configurazione permette di operare senza ulteriori assunzioni e dunque funziona anche in caso di pozza di dimensioni macroscopiche (purché esse istantaneamente non cambino). This configuration allows to operate without further assumptions and therefore works even in the case of a puddle of macroscopic dimensions (as long as they do not change instantly).
L'equazione per ricavare RI in guesto caso diventa : Ri= (R(241/251)-R(242/252)+2R)/2. The equation to derive RI in this case becomes: Ri = (R (241/251) -R (242/252) + 2R) / 2.
La distanza L della perdita dal capo 251 può quindi esser calcolata come The distance L of the loss from the head 251 can therefore be calculated as
L= RI/p L = RI / p
dove p è la resistività elettrica specifica del conduttore 25. where p is the specific electrical resistivity of conductor 25.
Si fa notare che, per quanto la descrizione appena effettuata sia basata su una discarica, essa non è da intendersi limitativamente , ovvero il sistema, la barriera ed il metodo dell'invenzione sono applicabili in tutta qeneralita al monitoraggio dell'integrità di barriere impermeabili, ad esempio quelle utilizzate (oltre che alle discariche) ai bacini di stoccaggio, terrapieni, argini, dighe, opere sotterranee e più in generale a tutte le opere civili che necessitano di delimitare una porzione di spazio soggetta alla presenza costante od occasionale di liquidi. It should be noted that, although the description just made is based on a landfill, it is not to be construed as limiting, i.e. the system, the barrier and the method of the invention are generally applicable to the monitoring of the integrity of impermeable barriers, for example those used (in addition to landfills) for storage basins, embankments, embankments, dams, underground works and more generally for all civil works that need to delimit a portion of space subject to the constant or occasional presence of liquids.
Claims (13)
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